[发明专利]一种基于图像轮廓自动贴合的草图式三维造型方法

摘要

一种基于图像轮廓自动贴合的草图式三维造型方法，读入一张三维模型的二维设计图，自动识别二维设计图的轮廓线；用鼠标、绘图笔或手指在计算机屏幕上绘制一根封闭的二维草图轮廓线；根据二维草图轮廓线的形状特征，以及它与二维设计图轮廓线的位置关系，自动将二维草图轮廓线贴合到二维设计图的轮廓线上；将二维草图轮廓线自动拟合为三次样条曲线；通过移动、增加、删除三次样条曲线的控制顶点修改三次样条曲线的形状，使二维草图轮廓线的形状更加贴合二维设计图轮廓线，从而获得预期的三维模型形状；根据三维模型的轮廓线，自动生成一个网格均匀的三维网格模型。采用这种方法能实现智能、准确、快速的三维模型设计。

主权项

一种基于图像轮廓自动贴合的草图式三维造型方法，包括以下步骤：1)读入一张三维模型的二维设计图，所述二维设计图轮廓清晰；2)自动识别二维设计图的轮廓线，首先识别出二维设计图轮廓像素点，然后对轮廓像素点进行整合处理，形成多根连续的轮廓线段；3)用鼠标、绘图笔或手指在计算机屏幕上绘制一根封闭的二维草图轮廓线；4)根据二维草图轮廓线的形状特征，以及它与步骤1)、2)所述的二维设计图轮廓线的位置关系，自动将二维草图轮廓线贴合到二维设计图的轮廓线上，包含以下步骤：A、从二维草图轮廓线的起点开始，对二维草图轮廓线按顺序进行均匀取样，将二维草图轮廓线转化为多边形；根据二维草图轮廓线长度的不同，将取样的长度设置在5～30个屏幕像素的大小之间；B、从多边形的起始点开始，遍历二维草图轮廓线的每个取样点，计算每个点在二维设计图轮廓线上的映射点；C按顺序将二维草图轮廓线的映射点连接成为一个多边形，得到贴合二维设计图轮廓线的二维草图轮廓线；5)将二维草图轮廓线自动拟合为三次样条曲线；6)通过移动、增加、删除三次样条曲线的控制顶点修改三次样条曲线的形状，使二维草图轮廓线的形状更加贴合二维设计图轮廓线，从而获得预期的三维模型形状；7)根据三维模型的轮廓线，自动生成一个网格均匀的三维网格模型；其特征在于：在步骤4)中步骤B计算每个二维草图轮廓线取样点在二维设计图轮廓线上的映射点，采用下列步骤实现：a、计算取样点Pi的法向；b、以取样点Pi为参考点，在其法向的正反方向上各找一个离Pi的距离为H的点Pi,S和Pi,E，连接Pi,S与Pi,E得到一根垂线段Pi,SPi,E，根据二维草图轮廓线的长度不同，距离H的大小设置在10～50个像素的大小之间；c、遍历每根二维设计图轮廓线Lj上的每根线段VkVk+1；d、计算线段Pi,SPi,E和线段VkVk+1的夹角和交点，如果它们之间的夹角小于一定的阀值，并且存在交点，记录该交点为有效交点；夹角的阀值设置在15～45度之间；e、反复执行步骤c与d，直到遍历所有的二维设计图轮廓线，找出所有与线段Pi,SPi,E相交的有效交点；f、计算全部有效交点与取样点Pi之间的距离，并将距离最短的交点设置为取样点的映射点，如果不存在有效的交点，则将取样点本身设置为其映射点。